L’utilizzo diffuso di sostanze chimiche nella vita quotidiana e il loro impiego nei vari settori produttivi contribuiscono al benessere economico e sociale. Tuttavia, alcune di queste sostanze possono provocare gravi danni all’ambiente e alla salute dell’uomo. Per questo motivo la politica comunitaria si pone l’obiettivo di gestire al meglio il rischio che queste sostanze possono provocare, garantendo un elevato livello di tutela della salute umana e ambientale.

Il Mario Negri, attraverso una serie di progetti finanziati dalla Comunità Europea, come LIFE VERMEER e LIFE CONCERT REACH, sta realizzando strumenti informatici capaci non solo di identificare le sostanze pericolose ma anche di suggerire possibili alternative più sicure. In questo modo si riuscirà a fare prevenzione per la nostra salute e per quella del nostro pianeta. In particolare, VERMEER è un progetto estremamente ambizioso e proiettato al futuro, all’interno del quale sono stati sviluppati svariati sistemi innovativi con l’obiettivo di valutare il rischio delle sostanze a cui ogni giorno siamo esposti, indirizzando il mondo in cui viviamo verso una prospettiva migliore e più rassicurante.

Il progetto VERMEER per lo studio delle sostanze dannose: che cosa è?

Il progetto VERMEER ha introdotto importanti novità che consentono di aprire nuove vie nel mondo della ricerca dei metodi in silico, ovvero quelli che utilizzano strumenti informatici. Ad esempio, la possibilità di integrare all’interno della stessa piattaforma i due principali elementi che caratterizzano la valutazione del rischio, cioè pericolo ed esposizione, generando in questo modo dei tool all’avanguardia, che hanno come obiettivo quello di armonizzare il processo di Risk Assessment a livello europeo.

Inoltre, in linea con il nuovo paradigma del Safe and Sustainable by Design (SSbD), all’interno del progetto sono stati realizzati strumenti che forniscono all’utente una lista di sostanze più sicure rispetto a quelle precedentemente identificate come pericolose. L’obiettivo finale è di garantire al futuro dell’uomo e dell’ambiente una condizione di benessere consolidata.

Inoltre, un altro aspetto che rende queste applicazioni innovative e diverse rispetto alla gran parte dei tool presenti sul mercato è quello di essere state sviluppate ad hoc per settori specifici, come ad esempio l’industria cosmetica o l’industria alimentare, ma non solo. Infatti, i primi risultati del progetto VERMEER sono stati notevoli anche per altri settori come:

• solventi;
• biocidi, cioè prodotti come antiparassitari non agricoli;
• disperdenti e derivati del petrolio.

Valutazione dell’impatto tossicologico delle sostanze chimiche: un software per ogni tipologia di prodotto

Sostanze chimiche pericolose nei cosmetici

Il settore cosmetico ha bisogno di soluzioni innovative per valutare la sicurezza dei prodotti, a causa del cambio di paradigma indotto dal nuovo Regolamento. È stata, infatti, imposta l’autorizzazione all’immissione in commercio solo per gli ingredienti non testati sugli animali, in linea con i principi etici attuali. Le nuove metodologie alternative alla sperimentazione animale, tra cui quelle in silico presentate nel progetto VERMEER, rappresentano una vera e propria area scientifica che industrie ed enti regolatori oggi si propongono di seguire.

Per i cosmetici sono stati sviluppati due software, VERMEER Cosmolife, per il risk assessment, e ToxEraser Cosmetics per la sostituzione.

VERMEER Cosmolife consente di:

• valutare in maniera completa il profilo tossicologico degli ingredienti cosmetici;
• indicare in modo dettagliato quanto il corpo è esposto alle sostanze, a seconda della formulazione del prodotto (crema corpo, shampoo, deodorante, ecc.);
• valutare in maniera automatica se il prodotto rimane a contatto con la pelle per lungo tempo (leave-on) oppure se viene eliminato con risciacquo (rinse-off);
• discriminare tra livelli di esposizione molto diversi tra loro.

Questo nuovo software, basato sulla combinazione tra un approccio expert-based e uno basato su modelli statistici che forniscono predizioni, ha una solida base teorica ed è stato realizzato seguendo lo schema regolatorio: per dimostrare la sicurezza di un prodotto cosmetico, prima di immetterlo sul mercato, l’azienda deve assicurarsi che il prodotto cosmetico sia stato sottoposto a una valutazione della sicurezza. L'Allegato I del Regolamento (CE) n. 1223/2009 definisce gli aspetti da valutare all'interno della relazione sulla sicurezza dei prodotti cosmetici. Inoltre, come indicato nell'articolo 11 del Regolamento stesso, l’azienda deve redigere e conservare un file di informazioni sul prodotto, noto come Product Information File (PIF). Queste informazioni regolatorie sono implementate in un database che rappresenta una delle componenti principali del software VERMEER Cosmolife.

Inoltre, è stato sviluppato anche un nuovo sistema capace di identificare le sostanze rischiose e suggerire alternative più sicure. Con l’obiettivo di puntare ad una maggiore sostenibilità ambientale e di preservare la salute dei lavoratori e dei consumatori, la sostituzione delle sostanze chimiche pericolose e l'implementazione di tecnologie più green risultano sempre più importanti e ricercate. Per fare ciò sono state prese in considerazione vere e proprie liste di sostanze, con relative informazioni circa la loro classe di sicurezza, grazie alle quali è possibile rafforzare e facilitare il processo di sostituzione: ogni ingrediente viene associato ad uno specifico uso funzionale. Infine, un'analisi di similarità rafforza il processo, rendendo possibile la sostituzione anche quando l'ingrediente non è incluso nell'archivio degli ingredienti implementati nel sistema.

Sostanze chimiche pericolose nei materiali a contatto con gli alimenti

Come i tool visti per i cosmetici, anche per i materiali a contatto con gli alimenti è stato sviluppato un tool per la valutazione del rischio e un altro per la sostituzione. Il tool per la valutazione del rischio, chiamato VERMEER FCM, consente di generare modelli matematici che permettono di simulare dinamicamente il comportamento di una sostanza chimica attraverso diversi sistemi. In particolare, viene simulata la migrazione di un contaminante dal materiale a contatto con l’alimento fino all’alimento stesso, dando la possibilità di calcolare qual è la concentrazione (tempo-dipendente) del contaminante all’interno del cibo. L’esposizione determinata in questa maniera, unita ai valori di tossicità calcolati con i modelli Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR), danno luogo ad un sistema innovativo per valutare il rischio dei contaminanti del cibo. Inoltre, accoppiato ad un sistema per calcolare l’esposizione mediante dieta, può consentire di valutare l’esposizione umana a questi contaminanti.
Combinato al sistema per la sostituzione delle sostanze individuate come rischiose, anche in questo caso esiste la possibilità di avere a disposizione una lista di sostanze sicure in un’ottica sempre più green.

Solventi, biocidi, disperdenti e derivati del petrolio

Strumenti efficaci nella sfera ambientale sono quelli sviluppati con il software MERLIN-Expo per solventi, biocidi, disperdenti e derivati del petrolio. Sebbene questi software siano ancora ad un livello di prototipo iniziale, risultano essere estremamente utili per la valutazione della tossicità e della dispersione nell’ambiente (soprattutto considerando i fiumi). All’interno di questi tool sono state implementate una serie di equazioni differenziali che consentono di delineare lo scenario espositivo legato al trasporto di materiale organico all’interno del fiume. In questo modo, incrociando le concentrazioni ricavabili dal sistema di equazioni che simulano il destino ambientale con i dati di ecotossicità sarà possibile valutare il rischio dei contaminanti ambientali, determinando se la loro concentrazione resta al di sotto delle soglie legislative.

In questo modo è possibile capire anche come e quanto sono esposte a sostanze pericolose le specie presenti nelle acque dolci (corrispondenti a diversi livelli trofici) che poi potrebbero rientrare nella catena alimentare dell’uomo o di altri mammiferi.